JP2015206296A - Control device of internal combustion engine equipped with cylinder deactivation mechanism - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、気筒休止機構を備えた内燃機関の制御装置、特に、吸排気バルブ作動状態を判定する装置に関するものである。 The present invention relates to a control device for an internal combustion engine having a cylinder deactivation mechanism, and more particularly to a device for determining an intake / exhaust valve operating state.
近年、環境保全、燃料枯渇の問題が提起されており、自動車業界に於いてもこれらへの対応が大きな課題となっている。その対応として、複数気筒の一部の気筒において、燃料噴射とバルブ駆動を休止させ、残りの気筒で運転する気筒休止機構を備えた内燃機関が開発されている。 In recent years, environmental conservation and fuel depletion have been raised, and the response to these issues has become a major issue in the automobile industry. In response, an internal combustion engine has been developed that includes a cylinder deactivation mechanism that deactivates fuel injection and valve drive in some cylinders and operates with the remaining cylinders.
従来、気筒休止機構を備える内燃機関のバルブ作動状態を判定する装置として、エアフローメータの出力に基づいて各気筒の吸気行程に対応する吸気脈動の有無でバルブ作動状態を判定する装置(例えば、特許文献1参照)や排気空燃比に基づいてバルブ作動状態を判定する装置(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 Conventionally, as a device for determining the valve operating state of an internal combustion engine having a cylinder deactivation mechanism, a device for determining the valve operating state based on the presence or absence of intake pulsation corresponding to the intake stroke of each cylinder based on the output of an air flow meter (for example, a patent An apparatus (see, for example, Patent Document 2) that determines a valve operating state based on an exhaust air-fuel ratio has been proposed.
気筒休止機構を備える内燃機関において、一方のバルブ作動状態は正常でも、他方のバルブ作動状態は異常という場合がある。特許文献1に示された従来の装置は、吸気側にあるエアフローメータの出力に基づいてバルブ作動状態を判定するため、吸気バルブが閉じ状態では排気バルブ作動状態を判定できない。一方、特許文献2に示された従来の装置は、排気側にある排気空燃比センサ出力に基づいてバルブ作動状態を判定するため、排気バルブが閉じ状態では吸気バルブ作動状態を判定できない。
In an internal combustion engine having a cylinder deactivation mechanism, one valve operating state may be normal, while the other valve operating state may be abnormal. Since the conventional device shown in
この発明は、前述のような従来の装置に於ける課題を解決しようとするものであって、精度良く吸排気バルブの作動状態を判定することが可能であり、従って燃料枯渇問題、環境保全に役立てることができる気筒休止機構を備える内燃機関の制御装置を提供することを目的とするものである。 The present invention is intended to solve the problems in the conventional apparatus as described above, and can determine the operating state of the intake / exhaust valve with high accuracy. It is an object of the present invention to provide a control device for an internal combustion engine including a cylinder deactivation mechanism that can be used.
この発明による内燃機関の制御装置は、内燃機関の吸排気バルブを開閉するバルブ駆動と、内燃機関の気筒への燃料噴射の停止を指示する気筒休止制御手段と、前記内燃機関のバルブ駆動時と停止時共に、点火信号を発生させる点火制御手段と、前記点火信号に基づいて前記内燃機関の燃焼室内に配設された点火プラグを点火放電させる高電圧手段と、前記点火放電の状態を示すパラメータを検出する点火放電パラメータ検出回路とを含む点火手段と、前記点火放電パラメータ検出回路の出力信号に基づいて検出された点火放電持続時間、点火絶縁破壊電圧、点火放電維持電圧のうち少なくとも1つに基づいて前記吸排気バルブの作動状態を判定するバルブ状態判定手段とを備え、前記バルブ状態判定手段の判定結果に基づき、前記気筒休止制御手段を動作させるものである。 The control apparatus for an internal combustion engine according to the present invention includes a valve drive for opening and closing an intake / exhaust valve of the internal combustion engine, a cylinder deactivation control means for instructing a stop of fuel injection to the cylinder of the internal combustion engine, and a valve drive of the internal combustion engine. An ignition control means for generating an ignition signal at the time of stopping, a high voltage means for igniting and discharging a spark plug disposed in a combustion chamber of the internal combustion engine based on the ignition signal, and a parameter indicating the state of the ignition discharge Ignition means including an ignition discharge parameter detection circuit for detecting the ignition discharge, and at least one of an ignition discharge duration, an ignition breakdown voltage, and an ignition discharge maintenance voltage detected based on an output signal of the ignition discharge parameter detection circuit Valve state determination means for determining the operating state of the intake and exhaust valves based on the determination result of the valve state determination means. It operates the means.
この発明によれば、気筒休止機構を備える内燃機関の吸排気バルブ作動状態を精度良く判定することが可能となり、気筒休止機構を備える内燃機関を効率よく制御することができる。 According to the present invention, it is possible to accurately determine the intake / exhaust valve operating state of the internal combustion engine including the cylinder deactivation mechanism, and the internal combustion engine including the cylinder deactivation mechanism can be efficiently controlled.
実施の形態1.
まず、本願の発明者等は、前記課題の解決手段を検討し、気筒休止機構を備えた内燃機関において、バルブ作動時と休止時は燃焼室内の圧力や流動に差があることに着目し、この差が燃焼室内に設けられた点火プラグによる点火放電持続時間に関係することを実験により得た(図8参照)。図8において、一点鎖線がバルブ作動時であり、実線がバルブ休止時である。
First, the inventors of the present application have studied the means for solving the above problems, and in an internal combustion engine equipped with a cylinder deactivation mechanism, paying attention to the difference in pressure and flow in the combustion chamber during valve operation and deactivation, It was experimentally obtained that this difference is related to the ignition discharge duration by the spark plug provided in the combustion chamber (see FIG. 8). In FIG. 8, the alternate long and short dash line is when the valve is operating, and the solid line is when the valve is not operating.
まず、吸排気行程に注目すると、バルブ作動時は、バルブ開時の吸気や排気による流動が発生する。これにより点火プラグ電極間の点火放電が流される。流された分、点火放電経路が長くなり、放電維持電圧も大きくなる。 First, paying attention to the intake / exhaust stroke, when the valve is operated, flow due to intake or exhaust when the valve is opened occurs. As a result, an ignition discharge flows between the spark plug electrodes. The ignition discharge path is lengthened and the discharge sustaining voltage is increased by the flow amount.
一方、バルブ休止時は、常にバルブが閉じられており、バルブ開時の吸気や排気による流動の影響がほとんどない。よって、点火放電もほとんど流されず、点火放電経路も長くならないため、放電維持電圧はバルブ駆動時より小さい。 On the other hand, when the valve is stopped, the valve is always closed, and there is almost no influence of the flow caused by intake or exhaust when the valve is opened. Therefore, almost no ignition discharge flows and the ignition discharge path does not become long, so that the discharge sustaining voltage is smaller than that during bulb driving.
基本的には、点火プラグに与えられるエネルギーは同じであるため、放電維持電圧が大きいと消費されるエネルギーも大きいため、与えられたエネルギーが失われるまでの放電持続時間は短くなる。 Basically, since the energy given to the spark plug is the same, if the discharge sustaining voltage is large, the energy consumed is also large. Therefore, the discharge duration time until the given energy is lost becomes short.
また、バルブ作動時と休止時の燃焼室内の圧力に差がある。バルブ作動時は、吸気行程で空気を吸うが、休止時は空気を吸わない。さらに、バルブ休止時は、バルブを閉じたままピストン運動を行うと、休止開始時に取り込んだ空気がバルブ以外の箇所から抜け、燃焼室内の圧力が低下する。 In addition, there is a difference in the pressure in the combustion chamber when the valve is activated and when the valve is at rest. When the valve is activated, it sucks air during the intake stroke, but does not breathe air when it is idle. Further, when the piston is moved while the valve is closed while the valve is stopped, the air taken in at the start of the stop is released from a place other than the valve, and the pressure in the combustion chamber decreases.
圧力が高い環境下の方が圧縮や膨張による流動も大きいため、吸排気行程同様にバルブ作動時の方が放電維持電圧が大きくなり、放電持続時間は短くなる。 In a higher pressure environment, the flow due to compression and expansion is larger, so that the discharge sustaining voltage is larger during the valve operation as in the intake and exhaust strokes, and the discharge duration is shortened.
また、点火プラグによる絶縁破壊電圧は、パッシェンの法則で知られている様に、圧力に依存し、圧力が高い程大きくなる。特に圧縮上死点(±0degATDC)近傍では、前述した様に、バルブ作動時の方が休止時より圧力が高い。 Further, the dielectric breakdown voltage due to the spark plug depends on the pressure, as is known from Paschen's law, and increases as the pressure increases. Particularly in the vicinity of the compression top dead center (± 0 degATDC), as described above, the pressure is higher when the valve is operating than when the valve is at rest.
それに対し、排気上死点(±360degATDC)近傍では、バルブ作動時はバルブが開いていることが多いが、休止時はバルブが閉じられているため、燃焼室内の圧力がバルブ休止時の方が高いことが多い。 On the other hand, in the vicinity of exhaust top dead center (± 360 degATDC), the valve is often open when the valve is operating, but the valve is closed when the valve is stopped. Often expensive.
以上のことから、点火放電持続時間や点火放電維持電圧、絶縁破壊電圧を検出することによって、吸排気バルブ状態を判定することができる。 From the above, the intake / exhaust valve state can be determined by detecting the ignition discharge duration, ignition discharge sustaining voltage, and dielectric breakdown voltage.
以下、図に基づいて、この発明の実施の形態1による内燃機関の制御装置について説明する。
図1及び図2に於いて、内燃機関の気筒100の頂部には、点火装置(点火手段)2に接続された点火プラグ3が設けられ、内部にはクランク軸50に連結されたピストン40が収容されている。また、気筒100内に燃料を噴射するための燃料噴射弁6も設けられている。燃料噴射弁6は後述する気筒休止指示に基づき、燃料噴射を停止する。
Hereinafter, a control apparatus for an internal combustion engine according to
1 and 2, an
また、内燃機関の気筒100は、吸気バルブ4および排気バルブ5と、各バルブを駆動するためのバルブ駆動機構10が設けられている。バルブ駆動機構10は気筒休止指示に基づき、吸気バルブ4および排気バルブ5を閉じた状態に固定することができる。
The
点火プラグ3は、火花放電を行うための点火電圧が印加される中心電極である第1の電極と、この第1の電極に対して空隙を介して対向し接地電位に維持される第2の電極とを備えており、これらの電極間に前述の点火電圧が印加されることにより火花放電を発生して燃焼室内の可燃混合気に点火若しくは着火(以下、単に、点火と称する)し、これを燃焼させるものである。この発明においては、気筒休止指示に基づき、燃料噴射を停止するため、燃焼は発生せず、火花放電のみが発生する状態となる。
The
点火装置2は、点火プラグ3と機械的に一体に固定されており、バッテリからなる電源に接続された1次コイル21と、この1次コイル21に磁気鉄心を介して結合された2次コイル22と、点火放電パラメータ検出回路203を備えている。本実施の形態では、点火放電パラメータ検出回路203の一例として図3のようにイオン電流検出回路240を備えている。1次コイル21と2次コイル22とは、点火装置2に於ける高電圧手段202を構成している。
The
点火装置2内に設けられたイオン電流検出回路240は点火装置2の2次コイル22の低圧側に接続されたバイアス回路すなわちコンデンサ242とコンデンサ242とグランドとの間に挿入されたダイオード243と、コンデンサ242に並列接続された電圧制限用のツェナーダイオード244とを含む。コンデンサ242ならびにコンデンサ242に並列接続されたツェナーダイオード244は、2次コイル22の低圧側とグランド間に挿入されて、点火放電電流発生時にコンデンサ242にバイアス電圧を充電するための充電経路を構成している。このバイアス電圧はイオン電流出用の電源として機能し、検出された電流は、イオン電流整形回路241により逓倍処理等が実施される。
The ion
エンジンコントロールユニット(以下、ECUと称する)1は、点火放電パラメータ検出回路203の出力(ここでは、イオン電流整形回路241の出力)を信号取込手段204により取得する。信号取込手段204は、電流信号を電圧信号に変換し、AD変換器を介して、マイクロコンピュータで処理するための信号に変換する。詳細は後述するが、点火放電パラメータ検出回路203の出力は、高周波の信号であるため、AD変換サンプリングレートは高速(数〜数十μs程度)に設定する方が良い。
The engine control unit (hereinafter referred to as ECU) 1 acquires the output of the ignition discharge parameter detection circuit 203 (here, the output of the ion current shaping circuit 241) by the signal capturing means 204. The signal capturing means 204 converts the current signal into a voltage signal, and converts it into a signal for processing by a microcomputer via an AD converter. Although the details will be described later, since the output of the ignition discharge
ECU1は、信号取込手段204で取得した信号を点火放電持続時間検出手段205で処理し、点火放電持続時間を取得する。
The
また、ECU1は、気筒休止制御手段207により、運転条件に応じ、燃料噴射弁6による燃料噴射を停止させ、吸気バルブ4および排気バルブ5の停止を指示する気筒休止指示を発生させる。また、逆に、吸気バルブ4および排気バルブ5を停止から駆動へと復帰するバルブ駆動復帰指示を発生させる。
Further, the
さらに、ECU1は、バルブ状態判定手段206により、取得した点火放電持続時間と気筒休止指示やバルブ駆動復帰指示に基づき、バルブ作動状態を判定することができる。
Furthermore, the
次に、この発明の実施の形態1による内燃機関の制御装置、特に、バルブ状態判定装置の具体的な動作について説明する。図4は、この発明の実施の形態1による内燃機関のバルブ状態判定装置の動作を説明するタイミングチャートであり、横軸は時刻(クランク角でもよい)を示す。
Next, a specific operation of the control device for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, in particular, the valve state determination device will be described. FIG. 4 is a timing chart for explaining the operation of the valve state determination device for an internal combustion engine according to
まず、ECU1内の点火制御手段201は、吸気バルブ駆動タイミング若しくは排気バルブ駆動タイミング(時刻t1)に基づいて1回の吸気行程若しくは排気行程の間に1つの点火プラグ3に対して少なくとも1回は点火信号を発生させる。点火信号がハイレベル(以下、Hレベルと称する)の状態になると、点火装置2内の1次コイル21に1次電流が流れることで点火装置2はエネルギーの蓄積を開始し、点火信号がHレベルからローレベル(以下、Lレベルと称する)へと切り替わる点火タイミング(時刻t2)にて2次コイル22に高電圧が生成される。ここでの点火タイミングは吸気バルブや排気バルブが開いているタイミングである。この2次コイル22に生成された高電圧(2次電圧)は、点火プラグ3の第1の電極へと伝えられ、第1の電極及び第2の電極間の絶縁破壊が発生し、点火放電電流が流れ始め、蓄積したエネルギーの分だけ点火放電が持続される。また、時刻t1やt2のタイミングでイオン電流検出回路240にノイズN1やN2が流れるため、これらのタイミングではノイズをマスクする方がよい。
First, the ignition control means 201 in the
前述したようにバルブ作動時は、バルブ開時の吸気や排気による流動により点火プラグ電極間の点火放電が流された分、点火放電経路が長くなり、時刻t2〜t3のように2次電圧(放電維持電圧)が負の方向に大きくなる。点火放電経路が長くなり過ぎると途切れることがあるが、時刻t3〜t4のように再び点火放電経路が長くなり、2次電圧(放電維持電圧)が負の方向に大きくなることもある。 As described above, at the time of valve operation, the ignition discharge path becomes longer by the amount of ignition discharge between the spark plug electrodes caused by the flow of intake and exhaust when the valve is opened, and the secondary voltage ( (Discharge sustaining voltage) increases in the negative direction. If the ignition discharge path becomes too long, it may be interrupted, but the ignition discharge path becomes longer again at times t3 to t4, and the secondary voltage (discharge sustaining voltage) may increase in the negative direction.
時刻t4で蓄積したエネルギーが少なくなり、点火放電電流が点火放電を維持できるレベルを下回ると点火放電が終了する。そして、残留エネルギーで再び絶縁破壊を発生させようとするができず、点火装置2の2次コイル22のインダクタンスや2次コイル側の浮遊容量やコンデンサ242によるLC共振ノイズN3(容量電流)が発生する。このLC共振ノイズN3はイオン電流検出回路240に流れるため、正方向の電流のみが放電終了時の電流として検出される。LC共振ノイズN3の発生幅は数十〜数百μs程度である。点火タイミング(時刻t2)からLC共振ノイズN3が検出されるタイミング(時刻t4)までの時間が点火放電持続時間となる。
When the energy accumulated at time t4 decreases and the ignition discharge current falls below a level at which the ignition discharge can be maintained, the ignition discharge ends. Then, it is impossible to cause dielectric breakdown again due to the residual energy, and the inductance of the
一方、バルブ休止時は、常にバルブが閉じられており、バルブ開時の吸気や排気による流動の影響がほとんどない。よって、点火放電もほとんど流されず、点火放電経路も長くならないため、放電維持電圧はバルブ作動時のように負の方向に大きくならない。そのため、バルブ作動時の放電終了タイミング(時刻t4)より後のタイミング(時刻t5)で、バルブ休止時はLC共振ノイズN3が検出される。この時刻t4とt5の差によって、バルブ状態検出が可能である。 On the other hand, when the valve is stopped, the valve is always closed, and there is almost no influence of the flow caused by intake or exhaust when the valve is opened. Therefore, almost no ignition discharge flows and the ignition discharge path does not become long, so that the discharge sustaining voltage does not increase in the negative direction as in the bulb operation. Therefore, the LC resonance noise N3 is detected at the timing (time t5) after the discharge end timing (time t4) at the time of valve operation, when the valve is at rest. The valve state can be detected by the difference between the times t4 and t5.
次に、バルブ状態判定装置の具体的な処理(ECU1での処理)について説明する。図5は、この発明の実施の形態1による内燃機関のバルブ状態判定装置の動作を示すフローチャートであって、所定の時間毎に繰り返される。 Next, specific processing (processing in the ECU 1) of the valve state determination device will be described. FIG. 5 is a flowchart showing the operation of the valve state determination device for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, and is repeated every predetermined time.
図5に於いて、まず、ステップS501では、先ず気筒休止指示中か否かの判定を行う。
気筒休止指示中であると判定された場合は(Y)、ステップS502へと進む。ステップS502では、燃料噴射とバルブ駆動を共に停止させる指示が発生しているか否かの判定を行う。共に停止させる指示が発生していると判定された場合は(Y)、ステップS503へと進む。
In FIG. 5, first, in step S501, it is first determined whether or not a cylinder deactivation instruction is being issued.
If it is determined that the cylinder deactivation instruction is being issued (Y), the process proceeds to step S502. In step S502, it is determined whether or not an instruction to stop both fuel injection and valve driving is generated. If it is determined that an instruction to stop both has been generated (Y), the process proceeds to step S503.
ステップS503では、現時刻のクランク角が吸気バルブ開タイミングか否かの判定を行う。気筒休止指示中であっても、このタイミングは他の燃焼気筒(気筒休止以外の気筒)で設定されている情報から取得できる。さらに予め前述した実験データ(図8)からバルブ作動時と休止時の差が大きいクランク角度を見極め、気筒休止指示中の吸気側点火タイミングIGTinとして設定し、現時刻のクランク角がIGTinか否かの判定も行う。気筒休止の点火タイミングはバルブ開閉タイミングの1/4や1/2タイミングに設定するようにしてもよい。これらの条件が成立したと判定された場合は(Y)、S504へと進む。 In step S503, it is determined whether or not the crank angle at the current time is the intake valve opening timing. Even during the cylinder deactivation instruction, this timing can be obtained from information set in other combustion cylinders (cylinders other than cylinder deactivation). Further, from the above-described experimental data (FIG. 8), the crank angle having a large difference between the valve operation and the stop time is determined and set as the intake side ignition timing IGTin during the cylinder stop instruction, and whether or not the current crank angle is IGTin. Is also determined. The cylinder deactivation ignition timing may be set to 1/4 or 1/2 timing of the valve opening / closing timing. If it is determined that these conditions are satisfied (Y), the process proceeds to S504.
ステップS504では、気筒休止指示中の吸気側点火タイミングIGTin(図4の時刻t2)で点火制御手段201から出力される点火信号をLレベルへと切り替える点火指示が実施される。前述したように、点火信号はこの点火タイミング以前に設定された時間だけHレベルの状態となって点火装置2はエネルギーの蓄積をしており、Lレベルへ切り替わると点火プラグ3で点火放電が発生する。
In step S504, an ignition instruction for switching the ignition signal output from the ignition control means 201 to the L level at the intake side ignition timing IGTin (time t2 in FIG. 4) during the cylinder deactivation instruction is performed. As described above, the ignition signal is in the H level for the time set before the ignition timing and the
そして、蓄積したエネルギーが少なくなり、点火放電が終了すると、放電終了時の電流としてLC共振ノイズN3がイオン電流検出回路240(点火放電パラメータ検出回路203)で検出される。前述したように、ECU1はこの信号を信号取込手段204で取得している。ステップS505では、取得した信号からLC共振ノイズ発生タイミングAPin(図4の時刻t4やt5)を取得する。
When the accumulated energy decreases and the ignition discharge ends, the LC resonance noise N3 is detected by the ion current detection circuit 240 (ignition discharge parameter detection circuit 203) as a current at the end of the discharge. As described above, the
ステップS506では、取得したLC共振ノイズ発生タイミングAPinと吸気側点火タイミングIGTinから吸気側点火放電維持時間InT2をInT2=APin−IGTinにより算出する。ステップS505とS506の処理が点火放電持続時間検出手段205で実施されることになる。 In step S506, the intake-side ignition discharge maintaining time InT2 is calculated from the acquired LC resonance noise generation timing APin and the intake-side ignition timing IGTin by InT2 = APin−IGTin. The processing of steps S505 and S506 is performed by the ignition discharge duration detection means 205.
ステップS507では、算出した吸気側点火放電維持時間InT2が吸気バルブ状態判定閾値THinより長いか否かを判定し、InT2がTHinより長ければ(Y)、ステップS508に進み、吸気バルブが休止している、つまり吸気バルブ状態が正常であると判定する。一方、ステップS507で、InT2がTHinより短ければ(N)、ステップS509に進み、吸気バルブが作動している、つまり吸気バルブ状態が異常であると判定する。バルブ状態判定閾値THinは運転条件毎(例えば、回転数や負荷)のマップ値として設定しても良い。ステップS507〜509の処理がバルブ状態判定手段206で実施されることになる。
In step S507, it is determined whether the calculated intake side ignition discharge maintaining time InT2 is longer than the intake valve state determination threshold THin. If InT2 is longer than THin (Y), the process proceeds to step S508, and the intake valve is stopped. That is, it is determined that the intake valve state is normal. On the other hand, if InT2 is shorter than THin in step S507 (N), the process proceeds to step S509, and it is determined that the intake valve is operating, that is, the intake valve state is abnormal. The valve state determination threshold THin may be set as a map value for each operating condition (for example, the rotation speed or load). The processing in steps S507 to S509 is performed by the valve
ここまでは吸気バルブ状態の判定であったが、ここからは排気バルブ状態の判定について説明する。前述のステップS503での判定の結果、吸気バルブ開タイミングでなければ(N)、ステップS510に進み、現時刻のクランク角が排気バルブ開タイミングか否かの判定を行う。さらに、吸気側同様に、気筒休止指示中の排気側点火タイミングIGTexを設定し、現時刻のクランク角がIGTexか否かの判定も行う。これらの条件が成立したと判定された場合は(Y)、S511へと進む。 The determination of the intake valve state has been described so far, but the determination of the exhaust valve state will now be described. If the result of determination in step S503 is not the intake valve opening timing (N), the process proceeds to step S510 to determine whether or not the current crank angle is the exhaust valve opening timing. Further, similarly to the intake side, the exhaust side ignition timing IGTex during the cylinder deactivation instruction is set, and it is also determined whether or not the crank angle at the current time is IGTex. When it is determined that these conditions are satisfied (Y), the process proceeds to S511.
ステップS511〜S516の処理も基本的には吸気側と同様であり、説明は簡略化するが、ステップS511では、気筒休止指示中の排気側点火タイミングIGTexで点火放電が発生し、その後ステップS512で取得される放電終了時のLC共振ノイズ発生タイミングAPexとIGTexからステップS513で排気側点火放電維持時間ExT2(=APex−IGTe)が取得される。 The processing in steps S511 to S516 is basically the same as that on the intake side, and the description will be simplified. In step S511, ignition discharge is generated at the exhaust side ignition timing IGTex during the cylinder deactivation instruction, and then in step S512. In step S513, the exhaust side ignition discharge maintaining time ExT2 (= APex−IGTe) is acquired from the LC resonance noise generation timing APex and IGTex at the end of the acquired discharge.
ステップS514では、算出した排気側点火放電維持時間ExT2が排気バルブ状態判定閾値THexより長いか否かを判定し、ExT2がTHexより長ければ(Y)、ステップS515に進み、排気バルブが休止している、つまり排気バルブ状態が正常であると判定する。一方、ステップS514で、ExT2がTHexより短ければ(N)、ステップS516に進み、排気バルブが駆動している、つまり排気バルブ状態が異常であると判定する。 In step S514, it is determined whether or not the calculated exhaust side ignition discharge maintaining time ExT2 is longer than the exhaust valve state determination threshold value THex. If ExT2 is longer than THex (Y), the process proceeds to step S515, and the exhaust valve is stopped. That is, it is determined that the exhaust valve state is normal. On the other hand, if ExT2 is shorter than THex in step S514 (N), the process proceeds to step S516, and it is determined that the exhaust valve is driven, that is, the exhaust valve state is abnormal.
一方、基本的な処理は類似しているため、詳細な説明は省略するが、気筒休止から復帰する場合は、バルブが停止状態から駆動状態へと正しく移行できたかを検出することになる。つまり、気筒休止解除指示中であると判定された場合に、前述したステップS502〜S516と同様の処理をし、バルブ状態が正常か異常かの判定をする。ステップS508〜S509、S515〜S516の判定結果(正常と異常)が逆になる。 On the other hand, since the basic processing is similar, detailed description is omitted, but when returning from cylinder deactivation, it is detected whether the valve has correctly shifted from the stop state to the drive state. That is, when it is determined that the cylinder deactivation cancellation instruction is being issued, the same processing as in steps S502 to S516 described above is performed to determine whether the valve state is normal or abnormal. The determination results (normal and abnormal) in steps S508 to S509 and S515 to S516 are reversed.
バルブ状態が異常の状態で燃料を噴射し、燃焼させてしまうと、バックファイアやエンジン破損の可能性があるため、この判定結果から気筒休止制御手段207は燃料噴射弁6へ燃料噴射の停止を継続して指示し、エンジン異常の警告ランプを点灯して、異常を知らせるようにしてもよい。
If the fuel is injected and burned when the valve state is abnormal, there is a possibility of damage to the backfire or the engine. Therefore, from this determination result, the cylinder deactivation control means 207 stops the fuel injection to the
以上述べたこの発明の実施の形態1による内燃機関の制御装置によれば、気筒休止機構を備える内燃機関の吸排気バルブ作動状態の異常を精度良く検出することができる。気筒休止制御手段の指示と吸排気点火放電持続時間の関係に基づいて吸排気バルブ作動状態の異常を検出することができるため、一方のバルブ駆動状態は正常でも、他方のバルブ駆動状態は異常という場合において、特許文献1や特許文献2に示された従来の装置は、一方のバルブが閉じ状態ではバルブ作動状態を検出できず、検出精度が低下するが、一方のバルブの開閉によらず、バルブ作動状態を精度良く検出することができる。
According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention described above, it is possible to accurately detect an abnormality in the intake / exhaust valve operating state of the internal combustion engine having the cylinder deactivation mechanism. Since the abnormality of the intake / exhaust valve operating state can be detected based on the relationship between the instruction of the cylinder deactivation control means and the intake / exhaust ignition discharge duration, one valve drive state is normal and the other valve drive state is abnormal In the case, the conventional devices shown in
又、この発明の実施の形態1による内燃機関の制御装置によれば、吸気バルブ駆動タイミング若しくは排気バルブ駆動タイミングに基づいて点火放電持続時間を検出するための点火を実施するため、バルブ開時の吸気や排気による流動が大きくなるタイミングで点火放電持続時間を検出することができ、検出精度が向上する。また、運転条件毎に変化する吸排気バルブ駆動タイミングに対応することができる。 Further, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, the ignition for detecting the ignition discharge duration is performed based on the intake valve drive timing or the exhaust valve drive timing. The ignition discharge duration can be detected at the timing when the flow due to intake and exhaust becomes large, and the detection accuracy is improved. In addition, it is possible to cope with intake / exhaust valve drive timing that changes for each operating condition.
又、この発明の実施の形態1による内燃機関の制御装置によれば、イオン電流検出回路240を備えたので、点火放電持続時間のみでなく、気筒休止指示中以外では、燃焼に伴い発生するイオン電流を検出し、燃焼状態検出も実施することができる。
Further, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, since the ion
又、この発明の実施の形態1による内燃機関の制御装置によれば、吸気バルブ駆動タイミング若しくは排気バルブ駆動タイミングに基づいて点火放電持続時間を検出するための点火を実施するため、バルブ開時の吸気や排気による流動が大きくなるタイミングで点火放電持続時間を検出することができ、判定精度が向上する。また、運転条件毎に変化するバルブ駆動タイミングに対応することができる。 Further, according to the control apparatus for an internal combustion engine according to the first embodiment of the present invention, the ignition for detecting the ignition discharge duration is performed based on the intake valve drive timing or the exhaust valve drive timing. The ignition discharge duration can be detected at the timing when the flow due to intake and exhaust becomes large, and the determination accuracy is improved. Moreover, it can respond to the valve drive timing which changes for every driving | running condition.
実施の形態2.
上述した実施の形態1では、点火放電パラメータ検出回路203の一例として図3のようにイオン電流検出回路240を備え、点火放電持続時間を検出したが、代わりに図6のように2次コイル22とイオン電流検出回路240の間に設けられた抵抗260を介して電圧Vi2として得られる点火放電電流(2次電流)をECU1に入力し、点火放電持続時間を検出してもよい。図4に示すように、点火放電電流(2次電流)が流れている時間を検出することでも点火放電持続時間を検出することができる。
In the first embodiment described above, the ionic
また、図6のように2次コイル22と点火プラグ3の間の2次電圧V2をECU1に入力し、点火放電持続時間を検出してもよい。図4に示すように、点火放電維持電圧(2次電圧)が発生している時間を検出することでも点火放電持続時間を検出することができる。
Further, as shown in FIG. 6, the secondary voltage V2 between the
以上述べたこの発明の実施の形態2による内燃機関の制御装置によれば、ECU1のAD変換サンプリングレートを数〜数十μs程度に設定できない場合でも、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、イオン電流検出回路240の有無に関係なく、実施の形態1と同様の効果を得ることができるため、燃焼に伴い発生するイオン電流を利用して燃焼状態検出を実施しない場合は、イオン電流検出回路240を無くし、点火装置2の小型化やコストを低減することができる。
According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the second embodiment of the present invention described above, even when the AD conversion sampling rate of the
実施の形態3.
前述した実施の形態1では、気筒休止制御手段の指示と吸排気点火放電持続時間の関係に基づいて吸排気バルブ作動状態の異常を検出したが、本実施の形態3では、点火絶縁破壊電圧も加えて吸排気バルブ作動状態の異常を検出する。
In the first embodiment described above, an abnormality in the intake / exhaust valve operating state is detected based on the relationship between the instruction of the cylinder deactivation control means and the intake / exhaust ignition discharge duration, but in the third embodiment, the ignition breakdown voltage is also In addition, an abnormality in the intake / exhaust valve operating state is detected.
前述の図8のように、バルブ駆動時と休止時の燃焼室内の圧力に差がある。圧縮上死点(±0degATDC)近傍では、バルブ駆動時の方が休止時より圧力が高く、排気上死点(±360degATDC)近傍では、燃焼室内の圧力がバルブ休止時の方が高いことが多い。 As shown in FIG. 8 described above, there is a difference in the pressure in the combustion chamber when the valve is driven and when the valve is at rest. In the vicinity of the compression top dead center (± 0 degATDC), the pressure is higher when the valve is driven than when it is at rest, and near the exhaust top dead center (± 360 degATDC), the pressure in the combustion chamber is often higher when the valve is at rest. .
そこで、実施の形態1で検出した吸排気バルブ開タイミングでの点火により検出した点火放電持続時間に加え、前述したパッシェンの法則により圧力と相関のある点火絶縁破壊電圧(図4の時刻t2における2次電圧)を図6の2次電圧V2により検出し、利用してもよい。 Therefore, in addition to the ignition discharge duration detected by ignition at the intake / exhaust valve opening timing detected in the first embodiment, the ignition breakdown voltage correlated with the pressure according to the Paschen's law described above (2 at time t2 in FIG. 4). The secondary voltage) may be detected and used by the secondary voltage V2 in FIG.
吸排気バルブ開タイミングでの点火に加え、圧縮上死点(±0degATDC)近傍で点火した場合、2次電圧V2の絶対値はバルブ作動時の方が大きくなるため、2次電圧V2の絶対値が所定の閾値より大きければバルブ作動状態と判定でき、小さければバルブ停止状態と判定できる。 When ignition is performed near the compression top dead center (± 0 degATDC) in addition to the ignition at the intake / exhaust valve opening timing, the absolute value of the secondary voltage V2 becomes larger when the valve is operating, so the absolute value of the secondary voltage V2 Is greater than a predetermined threshold value, it can be determined that the valve is operating, and if it is smaller, it can be determined that the valve is stopped.
一方、排気上死点(±360degATDC)近傍で点火した場合、2次電圧V2の絶対値はバルブ作動時の方が小さくなるため、2次電圧V2の絶対値が所定の閾値より大きければバルブ作動状態と判定でき、小さければバルブ停止状態と判定できる。 On the other hand, when ignition is performed near the exhaust top dead center (± 360 degATDC), the absolute value of the secondary voltage V2 is smaller when the valve is operated. If the absolute value of the secondary voltage V2 is greater than a predetermined threshold value, the valve is operated. If it is small, it can be determined that the valve is stopped.
また、点火絶縁破壊電圧だけでなく、点火放電維持電圧(図4の時刻t2より後の2次電圧)を図6の2次電圧V2により検出し、利用してもよい。バルブ作動時は時刻t2〜t3のようにバルブ開時の吸気や排気による流動により点火プラグ電極間の点火放電が流された分、点火放電経路が長くなり、2次電圧(放電維持電圧)が大きくなる。一方、バルブ休止時は、常にバルブが閉じられており、バルブ開時の吸気や排気による流動の影響がほとんどなく、点火放電もほとんど流されず、点火放電経路も長くならないため、放電維持電圧はバルブ作動時より小さく、単調減少することが多い。 Further, not only the ignition breakdown voltage but also the ignition discharge sustaining voltage (secondary voltage after time t2 in FIG. 4) may be detected and used by the secondary voltage V2 in FIG. At the time of valve operation, the ignition discharge path becomes longer and the secondary voltage (discharge sustaining voltage) becomes equal to the amount of ignition discharge between the spark plug electrodes caused by the flow of intake and exhaust when the valve is opened as at time t2 to t3. growing. On the other hand, when the valve is stopped, the valve is always closed, there is almost no influence of flow due to intake and exhaust when the valve is opened, ignition discharge is hardly flowed, and the ignition discharge path is not lengthened. It is smaller than when the valve is operating and often decreases monotonously.
よって、時刻t2より後の放電維持電圧絶対値の最大値を検出し、その値が所定値より大きければバルブ作動状態と判定でき、小さければバルブ停止状態と判定できる。又は、時刻t2より後で、所定期間の放電維持電圧変化量を検出し、その値が所定値より大きければバルブ作動状態と判定でき、小さければバルブ停止状態と判定してもよい。 Therefore, the maximum value of the discharge sustaining voltage absolute value after time t2 is detected, and if the value is larger than a predetermined value, it can be determined that the valve is operating, and if it is smaller, it can be determined that the valve is stopped. Or after time t2, the amount of change in the sustaining voltage for a predetermined period may be detected, and if the value is larger than the predetermined value, it can be determined that the valve is operating, and if it is smaller, the valve can be determined stopped.
以上述べたこの発明の実施の形態3による内燃機関の制御装置によれば、スロットル開度が小さい軽負荷運転等の流動の影響が小さい条件では、点火放電持続時間よりも圧力に依存する点火絶縁破壊電圧の差異で検出した方が良い場合もあるが、流動と相関のある点火放電持続時間だけでなく、圧力と相関のある点火絶縁破壊電圧も加えた複数の点火放電パラメータから吸排気バルブ作動状態を検出するため、判定精度が向上する。 According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the third embodiment of the present invention described above, the ignition insulation that depends on the pressure rather than the ignition discharge duration under the condition that the influence of the flow is small, such as a light load operation where the throttle opening is small. Although it may be better to detect by the difference in breakdown voltage, intake / exhaust valve operation from multiple ignition discharge parameters including not only ignition discharge duration correlated with flow but also ignition breakdown voltage correlated with pressure Since the state is detected, the determination accuracy is improved.
実施の形態4.
前述した実施の形態2や実施の形態3では、点火絶縁破壊電圧や点火放電維持電圧を図6のように2次コイル22と点火プラグ3の間の2次電圧V2をECU1に入力して検出したが、図7のようにトランジスタ250のコレクタ電圧Vcを変わりに用いてもよい。正負の極性は逆転するが、傾向は2次電圧V2と同じであるため、実施の形態2や3と同様の効果を得ることができる。
In the second and third embodiments described above, the ignition breakdown voltage and the ignition discharge sustaining voltage are detected by inputting the secondary voltage V2 between the
以上述べたこの発明の実施の形態4による内燃機関の制御装置によれば、1次コイル21側の1次電圧(コレクタ電圧Vc)を用いて、点火放電維持電圧や点火絶縁破壊電圧といった放電電圧を検出するため、数〜数十kVの高電圧を発生する2次コイル側よりも低い電圧を出力することができ、回路構成上取扱いやすい上に、実施の形態2や3と同様の傾向を得ることができる。
According to the control apparatus for an internal combustion engine according to the fourth embodiment of the present invention described above, a discharge voltage such as an ignition discharge maintaining voltage or an ignition breakdown voltage is obtained using the primary voltage (collector voltage Vc) on the
なお、本発明は、本発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。 It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the present invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
この発明は、気筒休止機構を備えた内燃機関を利用する自動車、二輪車、船外機等に搭載され、内燃機関を効率良く運転できるようにし、燃料枯渇問題、環境保全に役立つものである。 The present invention is mounted on an automobile, a two-wheeled vehicle, an outboard motor or the like that uses an internal combustion engine equipped with a cylinder deactivation mechanism, and is capable of operating the internal combustion engine efficiently, which is useful for fuel depletion problems and environmental conservation.
1 エンジンコントロールユニット(ECU)、2 点火装置、3 点火プラグ、4 吸気バルブ、5 排気バルブ、6 燃料噴射弁、10 バルブ駆動機構、21 1次コイル、22 2次コイル、40 ピストン、50 クランク軸、100 気筒、201 点火制御手段、202 高電圧手段、203 点火放電パラメータ検出回路、204 信号取込手段、205 点火放電持続時間検出手段、206 バルブ状態判定手段、207 気筒休止制御手段、240 イオン電流検出回路、241 イオン電流整形回路、242 コンデンサ、243 ダイオード、244 ツェナーダイオード、250 トランジスタ、260 抵抗
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記内燃機関のバルブ駆動時と停止時共に、点火信号を発生させる点火制御手段と、
前記点火信号に基づいて前記内燃機関の燃焼室内に配設された点火プラグを点火放電させる高電圧手段と、前記点火放電の状態を示すパラメータを検出する点火放電パラメータ検出回路とを含む点火手段と、
前記点火放電パラメータ検出回路の出力信号に基づいて検出された点火放電持続時間、点火絶縁破壊電圧、点火放電維持電圧のうち少なくとも1つに基づいて前記吸排気バルブの作動状態を判定するバルブ状態判定手段とを備え、
前記バルブ状態判定手段の判定結果に基づき前記気筒休止制御手段を動作させる
ことを特徴とする気筒休止機構を備えた内燃機関の制御装置。 A valve drive for opening and closing an intake / exhaust valve of the internal combustion engine, and a cylinder deactivation control means for instructing to stop fuel injection to the cylinder of the internal combustion engine
Ignition control means for generating an ignition signal both when the internal combustion engine is driven and stopped;
Ignition means including high voltage means for igniting and discharging a spark plug disposed in a combustion chamber of the internal combustion engine based on the ignition signal; and an ignition discharge parameter detecting circuit for detecting a parameter indicating the state of the ignition discharge; ,
Valve state determination for determining the operating state of the intake / exhaust valve based on at least one of ignition discharge duration, ignition breakdown voltage, and ignition discharge maintenance voltage detected based on the output signal of the ignition discharge parameter detection circuit Means and
A control apparatus for an internal combustion engine having a cylinder deactivation mechanism, wherein the cylinder deactivation control unit is operated based on a determination result of the valve state determination unit.
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